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ORCID:  http://orcid.org/0009-0009-5787-8408
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acceso: Acesso Embargado
Fecha de embargo: 2027-03-31
Título: Espectroscopia ATR-FTIR associada a algoritmos de inteligência artificial para discriminação de nódulos benignos e malignos em tecido tireoidiano
Título (s) alternativo (s): ATR-FTIR spectroscopy integrated with artificial intelligence algorithms for discrimination of benign and malignant nodules in thyroid tissue
Autor: Esperidião, Ana Carolina Duarte
Primer orientador: Silva, Robinson Sabino da
Primer coorientador: Rodrigues, Ricardo
Primer miembro de la banca: Zezell, Denise Maria
Segundo miembro de la banca: Silva, Sindeval José da
Resumen: Os nódulos tireoidianos são comumente detectados na prática clínica e, embora a maioria seja benigna, excluir o câncer de tireoide continua sendo uma preocupação primordial. O diagnóstico pode ser desafiador, pois a citologia coletada por Punção Aspirativa com Agulha Fina frequentemente apresenta resultados inconclusivos, o que pode levar a uma tireoidectomia diagnóstica. A presente dissertação avaliou o potencial da Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier acoplado com o acessório de Reflexão Total Atenuada combinada com algoritmos de aprendizado de máquina para diferenciar nódulos tireoidianos benignos de malignos em amostras de tecidos frescos congelados. Amostras de tecido nodular tireoidiano foram coletadas de pacientes submetidos a tireoidectomia devido à suspeita de malignidade. Os espectros infravermelhos dos nódulos foram adquiridos e foi realizado pré-processamento focando nas regiões lipídica (3050–2800 cm⁻¹) e de bioimpressão digital (1800–800 cm⁻¹). Esses espectros infravermelhos foram analisados por uma série de algoritmos de aprendizado de máquina, incluindo Máquinas de Vetores de Suporte, Floresta Aleatória, AdaBoost, Rede Neural Artificial, Gradient Boosting e Naïve Bayes. O algoritmo Gradient Boosting obteve o melhor desempenho de discriminação, alcançando uma acurácia de 96%, uma sensibilidade de 100% e uma especificidade de 92%, indicando capacidade de diferenciar efetivamente os nódulos tireoidianos malignos de benignos. A análise SHAP revelou que os modos vibracionais 985, 1561 e 2904 cm⁻¹ foram cruciais para a diferenciação espectral, correlacionando-se com alterações biomoleculares no tecido neoplásico. Esses achados destacam o potencial da Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier acoplado com o acessório de Reflexão Total Atenuada como um método de classificação rápido, livre de reagentes e sustentável, fornecendo uma prova de conceito para diferenciar nódulos tireoidianos benignos de malignos em amostras de tecidos frescos congelados.
Abstract: Thyroid nodules are commonly detected in clinical practice, and while most are benign, ruling out thyroid cancer remains a primary concern. The diagnosis can be challenging, as cytology from Fine Needle Aspiration often yields inconclusive results, potentially leading to a diagnostic thyroidectomy. The present study assesses the potential of Attenuated Total Reflection-Fourier Transform Infrared spectroscopy combined with machine learning to differentiate benign from malignant thyroid nodules in fresh frozen tissue samples. Thyroid nodular tissue samples were collected from patients undergoing thyroidectomy due to suspected malignancy. Infrared spectra were then acquired from these tissue samples, with preprocessing and analysis focusing on the lipidic (3050–2800 cm⁻¹) and biofingerprint (1800–800 cm⁻¹) regions. These infrared spectra were subjected to a series of machine learning algorithms, including Support Vector Machine, Random Forest, AdaBoost, Artificial Neural Network, Gradient Boosting and Naïve Bayes. The Gradient Boosting algorithm achieved the highest performance of discrimination, achieving an accuracy of 96%, a sensitivity of 100%, and a specificity of 92%, indicating capability to effectively differentiate between both types of nodules. SHAP analysis revealed key wavenumbers (985, 1561, and 2904 cm⁻¹) as crucial for spectral differentiation, correlating with biomolecular alterations in neoplastic tissue. These findings highlight the potential of Attenuated Total Reflection-Fourier Transform Infrared spectroscopy as a rapid, reagent-free and sustainable classification method, providing a proof of concept for differentiating benign from malignant thyroid nodules in fresh-frozen tissue samples.
Palabras clave: Ciências médicas
câncer de tireoide
nódulo tireoidiano
tecido tireoidiano
Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier acoplado com o acessório de Reflexão Total Atenuada
espectroscopia infravermelha.
algoritmos de aprendizado de máquina
thyroid cancer
thyroid nodule
thyroid tissue
Attenuated Totl Reflection-Fourier Transform Infrared
infrared spectroscopy
machine learning algorithms.
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA::CLINICA MEDICA::ENDOCRINOLOGIA
Tema: Ciências médicas
Corpo carotídeo
Glândula tireóide - Câncer
Espectroscopia de infravermelho
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Ciências da Saúde
Cita: ESPERIDIÃO, Ana Carolina Duarte. Espectroscopia ATR-FTIR associada a algoritmos de inteligência artificial para discriminação de nódulos benignos e malignos em tecido tireoidiano. 2024. 58 f. Dissertação (Mestrado em Ciências da Saúde) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia. 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.5062
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.5062
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45135
Fecha de defensa: 25-feb-2025
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
Aparece en las colecciones:DISSERTAÇÃO - Ciências da Saúde

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